Centrales Térmicas: Componentes, Funcionamiento y Ley de Ohm

Componentes y Funcionamiento de las Centrales Térmicas

Las centrales térmicas son instalaciones que generan electricidad a partir de la energía térmica liberada por la combustión de combustibles fósiles (carbón, gas natural o fuelóleo) o, en algunos casos, biomasa. A continuación, se describen sus elementos característicos:

Elementos Principales de una Central Térmica

• Almacén de combustible: Es el área donde se guarda el combustible. Si se utiliza carbón, este se tritura hasta convertirlo en un polvo fino para optimizar la combustión. Las centrales termoeléctricas mixtas pueden utilizar varios tipos de combustibles, como carbón y gas natural.
• Caldera: Es el componente donde se quema el combustible y se calienta el agua para generar vapor. Existen diversos tipos de calderas, cada una con quemadores adaptados al tipo de combustible. El agua circula por un extenso sistema de tubos dentro de la caldera, alcanzando temperaturas de entre 300 y 400 grados Celsius. Algunas calderas incorporan economizadores que aprovechan el calor residual de los gases de combustión para precalentar el agua de alimentación, mejorando la eficiencia.
• Turbinas: Son máquinas motrices que convierten la energía cinética del vapor de agua a alta presión en energía cinética rotatoria. Para maximizar la eficiencia, las turbinas suelen tener tres etapas: alta, media y baja presión. El tamaño de cada etapa aumenta progresivamente, siendo la de baja presión la más grande.
• Condensador: Su función es condensar el vapor que sale de la turbina, transformándolo nuevamente en agua líquida. Este proceso aumenta el rendimiento termodinámico del ciclo.
• Torre de refrigeración: Se utiliza para enfriar el agua que se ha utilizado en el condensador. En los circuitos cerrados, es fundamental enfriar el agua para poder reutilizarla.
• Chimeneas: Permiten la salida de los gases de combustión a la atmósfera. Su diseño ayuda a mantener la presión adecuada dentro de la caldera. Dependiendo del tipo de combustible, las chimeneas pueden incorporar sistemas para filtrar partículas sólidas y contaminantes antes de liberar los gases.
• Sala de tratamiento del agua de alimentación: El agua utilizada en la caldera suele ser agua natural que contiene sales minerales y gases disueltos. Para garantizar el correcto funcionamiento de la caldera y evitar la corrosión de los tubos, el agua se somete a un tratamiento químico que elimina o neutraliza estas sustancias.

Ley de Ohm y Efecto Joule

Ley de Ohm

Definición: La ley de Ohm establece que la corriente eléctrica (I) que circula por un conductor es directamente proporcional al voltaje (V) aplicado e inversamente proporcional a la resistencia (R) del conductor, siempre y cuando la temperatura se mantenga constante.

Magnitudes que intervienen:

• V: Voltaje (tensión, diferencia de potencial), medido en voltios (V).
• I: Intensidad de corriente, medida en amperios (A).
• R: Resistencia, medida en ohmios (Ω).

Fórmula: V = R * I

Unidades: La unidad principal es el voltio (V), pero también se utilizan kilovoltios (kV), megavoltios (MV), milivoltios (mV) y microvoltios (µV).

Efecto Joule

El efecto Joule es el fenómeno por el cual, cuando una corriente eléctrica circula a través de un conductor, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques con los átomos del material conductor. Este efecto es la base del funcionamiento de muchos dispositivos de calefacción eléctrica.